JP2012205997A

JP2012205997A - 膜分離活性汚泥装置による有機性排水の処理方法

Info

Publication number: JP2012205997A
Application number: JP2011072522A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Komatsu; 和也小松
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-10-25
Also published as: CN102730824A; TW201300329A; KR101956383B1; KR20120112108A

Abstract

【課題】半導体製造工場排水のように低分子有機化合物を主成分とする排水であっても、汚泥濃度を高く保って安定した運転を行うことができる有機性排水の処理方法を提供する。
【解決手段】有機性排水の流入する曝気槽１と、曝気槽１の汚泥を循環させながら分離膜４で固液分離する膜分離槽３と、を備えた膜分離活性汚泥装置を用いる有機性排水の処理方法において、該膜分離槽３への汚泥の循環量を原水の有機物負荷量に応じて原水量の１．５〜１０倍の間で切り替えることを特徴とする有機性排水の処理方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機性排水を曝気槽で生物処理し、膜で固液分離する処理方法に関するものである。

有機性排水の流入する曝気槽と、曝気槽の汚泥を循環させながら膜で固液分離する膜分離槽とを備えた膜分離活性汚泥装置（ＭＢＲ）を用いる有機性排水の処理方法（例えば特許文献１，２）によれば、膜を用いることによって、処理水の水質を良好に保つことができ、また、曝気槽のＭＬＳＳ濃度を高く維持でき、高負荷処理が可能となるうえに、沈殿槽が不要となるため、装置を小さくすることができる。

この膜分離活性汚泥処理方法では、汚泥濃度（ＭＬＳＳ）が２，０００ｍｇ／Ｌ未満ではＢＯＤ成分の分解能力が不十分となり、ＢＯＤ成分が分離膜モジュールの膜面に多量に吸着され、安定して濾過処理を行うことができなくなる。そこで、特許文献３では、最初の運転開始までに、あらかじめ曝気槽内の汚泥濃度が２，０００ｍｇ／Ｌ以上となるように種汚泥を加える方法が記載されている。

特開２００９−５０７６４特開２００４−８１７６特開２０００−１８９９９３

膜分離活性汚泥処理方法では、曝気槽内の汚泥濃度を高めるため、余剰汚泥の引き抜きを少なくしてＳＲＴ（汚泥滞留時間）を過度に長くすると、汚泥の自己消化産物が増加し、膜を汚染しやすくなることが知られている。

従って、立ち上げ時に充分量の種汚泥が得られない場合や、計画負荷に比べて低い負荷の条件が長く続く場合には、汚泥濃度を高く保つことができず、安定した膜濾過を行うことができなかった。特に、近年、水回収のニーズが高く、ＭＢＲの適用が進んでいる液晶、半導体製造工場の排水は，汚泥転換率が低い低分子有機化合物が主成分であるため、ＳＲＴを過度に長くすることなく，汚泥濃度を高く保って安定した運転を行うことが難しかった。

本発明は、半導体製造工場排水のように低分子有機化合物を主成分とする排水であっても、汚泥濃度を高く保って安定した運転を行うことができる有機性排水の処理方法を提供することを目的とする。

本発明（請求項１）の有機性排水の処理方法は、有機性排水の流入する曝気槽と、曝気槽の汚泥を循環させながら膜で固液分離する膜分離槽と、を備えた膜分離活性汚泥装置を用いる有機性排水の処理方法において、該膜分離槽への汚泥の循環量を原水の有機物負荷量に応じて原水量の１．５〜１０倍の間で切り替えることを特徴とするものである。

請求項２の有機性排水の処理方法は、請求項１において、前記膜分離槽の汚泥濃度が３，０００〜２０，０００ｍｇ/Ｌになるように、膜分離槽に汚泥を循環させることを特徴とするものである。

請求項３の有機性排水の処理方法は、請求項１又は２において、余剰汚泥として、１日あたり曝気槽および膜分離槽の全保有汚泥量の１／１０〜１／５０を引き抜くことを特徴とするものである。

請求項４の有機性排水の処理方法は、請求項１ないし３のいずれか1項において、有機性排水が、液晶ないし半導体製造工場から排出されるものであることを特徴とするものである。

本発明の有機性排水の処理方法では、有機性排水の流入する曝気槽と、曝気槽の汚泥を循環させながら膜で固液分離する膜分離槽と、を備えた膜分離活性汚泥装置を用いる有機性排水の処理方法において、膜分離槽への汚泥の循環量を原水の有機物負荷量に応じて原水量の１．５〜１０倍に切り替え、好ましくは膜分離槽の汚泥濃度が３０００〜２００００ｍｇ／Ｌとなるように膜分離槽に汚泥を循環させる。

これにより、充分量の種汚泥が得られない立ち上げ時や低負荷時においても、ＳＲＴを過度に長くすることなく、適切な汚泥性状、濃度を保つことで、膜による固液分離を安定して行うことができる。

実施の形態に係る有機性排水の処理方法のフロー図である。実験結果を示すグラフである。実験結果を示すグラフである。

本発明において、処理対象となる有機性排水は、通常生物処理される有機物含有排水であれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、電子産業排水、化学工場排水、食品工場排水などが挙げられる。例えば、電子部品製造プロセスでは、現像工程、剥離工程、エッチング工程、洗浄工程などから各種の有機性排水が多量に発生し、しかも排水を回収して純水レベルに浄化して再使用することが望まれているので、これらの排水は本発明の処理対象排水として適している。このような有機性排水としては例えば、イソプロピルアルコール、エチルアルコールなどを含有する有機性排水、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）などの有機態窒素、アンモニア態窒素を含有する有機性排水、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などの有機硫黄化合物を含有する有機性排水が挙げられる。有機性排水の有機物濃度は特に限定されないが、本発明は特にＢＯＤが３００〜５，０００ｍｇ／Ｌの有機物含有排水の処理に適している。

以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は浸漬膜を利用した活性汚泥処理装置の系統図であり、この装置は、曝気槽１、散気装置２、膜分離槽３を備えている。膜分離槽３には浸漬型膜分離膜４が槽内液に浸漬された状態で設けられ、分離膜４を透過させて槽内液を濃縮するように構成されている。原水を原水路１１から曝気槽１に導入し、散気装置２から空気を散気し、槽内の活性汚泥と混合して好気的に生物処理する。槽内液を系路１２から膜分離槽３に送り、膜分離する。

膜分離槽３ではポンプＰを駆動し、槽内液を浸漬型膜の分離膜４を透過させ、処理水として排出する。膜分離槽３では槽内を好気的に維持するとともに分離膜４表面への微生物付着防止のために散気装置５から空気を散気する。透過液は処理水として処理水路１３から排出し、濃縮液は返送汚泥系路１４から返送汚泥として曝気槽１に返送する。なお、この系路は、膜分離槽３からオーバーフローした汚泥（槽内液）を曝気槽１に返送するようにしているが、槽３の下部から返送するように構成されてもよい。

本発明では、系路１２による曝気槽１から膜分離槽３への汚泥（曝気槽１の槽内液）の循環量を、原水負荷に応じて、原水量の１．５〜１０倍の間で切り替える。原水のＢＯＤ負荷が低い（例えば、０．５ｋｇ／ｍ^３・ｄ未満）場合には循環量を少なくし、膜分離槽の汚泥濃度が好ましくは３，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌ（３〜２０ｇ／Ｌ）、特に好ましくは３，０００〜１２，０００ｍｇ／Ｌとなるようにする。なお、膜分離槽の汚泥濃度が好ましくは３，０００〜２０,０００ｍｇ／Ｌの間から選択された目標値の±２０％以内特に±１０％以内の汚泥濃度となるように循環量を制御するのが好ましい。

曝気槽１のＢＯＤ負荷は０．２〜２ｋｇ／ｍ^３・ｄ、特に０．５〜１．２ｋｇ／ｍ^３・ｄが好適である。なお、曝気槽１を直列に複数設置してもよい。曝気槽１のＭＬＳＳ濃度は１，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌ、特に３，０００〜１２，０００ｍｇ／Ｌ程度であることが、膜濾過性の点から好ましい。

膜分離槽３の膜４は、ＭＦ、ＵＦが好適であり、平膜、チューブラ膜、中空糸膜のいずれでもよい。膜面に空気などのガスを散気して洗浄することにより濾過性が高められる。

余剰汚泥として、１日あたり曝気槽および膜分離槽の全保有汚泥量の１／１０〜１／５０（ＳＲＴ１０〜５０日とする）、特に１／２０〜１／３０に相当する量を引き抜くようにするのが好ましい。引き抜きは槽１，３のいずれから行ってもよく、系路１２又は１４から行ってもよい。

以下、実施例及び比較例について説明する。以下の実施例及び比較例で用いた原水は下記の通りであり、下記の曝気槽及び膜分離槽を有した図１に示す装置を用いて処理を行った。

［原水］
液晶製造工場の模擬排水（最初の３０日に供給した原水ではＭＥＡ８０ｍｇ／Ｌ、ＤＭＳＯ４０ｍｇ／Ｌ、及び栄養無機塩を含む。ＢＯＤ濃度１００ｍｇ／Ｌ。）
原水供給量４ｍ^３／ｄ

［曝気槽および膜分離槽］
曝気槽２ｍ^３。膜分離槽へ所定の流量で汚泥を供給し、膜分離槽からオーバーフローした汚泥が曝気槽に戻るように構成。
膜分離槽０．４ｍ^３。三菱レイヨン製ＭＦ膜（膜面積６ｍ^２）を浸漬し、７ｍｉｎ濾過／１ｍｉｎ休止のサイクルで膜濾過水を吸引（実効フラックス０．５ｍ／ｄ）。膜間差圧が３０ｋＰａを超えたところで、膜を取り上げ、ＮａＯＨ＋ＮａＣｌＯ溶液（ｐＨ１２、有効塩素０．３％）に一晩浸漬して洗浄。

［運転方法］
液晶製造工場の排水処理施設の活性汚泥を種汚泥として、曝気槽および膜分離槽の汚泥濃度が１，５００ｍｇ／Ｌになるような量を投入し、通水開始から３０日目までの第１期では上記濃度の模擬排水を供給し、３１〜６０日の第２期では第１期（０〜３０日）の２倍の濃度の模擬排水を供給し、６１〜９０日の第３期では第１期の３倍の濃度の模擬排水を供給した。ＢＯＤ負荷としては次の通りである。
第１期（０〜３０日）：０．２ｋｇ／ｍ^３・ｄ
第２期（３１〜６０日）：０．４ｋｇ／ｍ^３・ｄ
第３期（６１〜９０日）：０．６ｋｇ／ｍ^３・ｄ

＜比較例１＞
曝気槽１から膜分離槽３への循環量を一定（２０ｍ^３／ｄ（原水量の５倍））とし、ＳＲＴ２０日で曝気槽１からの汚泥の引抜きを行うようにして運転を行った。

＜比較例２＞
曝気槽１から膜分離槽３への循環量を一定（２０ｍ^３／ｄ（原水量の５倍））とし、膜分離槽の汚泥濃度が３，０００ｍｇ／Ｌ以上となるように、汚泥引抜き量を調整して運転を行った。

＜実施例＞
ＳＲＴ２０日で曝気槽１からの汚泥の引抜きを行い、膜分離槽３の汚泥濃度が３，０００ｍｇ／Ｌとなるように循環量を７〜２０ｍ^３／ｄ（原水量に対し１．８〜５倍）の間で調整して運転を行った。

［結果］
比較例１、２、実施例１のいずれも全期間を通じ、処理水のＢＯＤ濃度は５ｍｇ／Ｌ未満であった。

汚泥濃度の推移を図２に、膜間差圧の推移を図３に示す。膜の洗浄間隔は、第３期（６１〜９０日）においては、いずれも１５日前後で差は見られなかったが、負荷、汚泥濃度の低い第１期及び第２期の期間は、比較例１、比較例２では差圧上昇が激しく、洗浄頻度が著しく短くなったのに対し、実施例では２０〜３０日の洗浄間隔を維持することができた。

膜目詰まりの原因となる槽内の生物代謝産物（槽内ＴＯＣ）濃度は、比較例２で、汚泥の引抜量を少なくした２０日ごろまでは高かったが、それ以外はいずれの系でも違いは見られなかった。本実施例における差圧上昇速度の低減は、膜分離槽の汚泥濃度を高く維持したことにより、生物代謝産物の膜表面への吸着が抑制されたことによるものと考えられる。

以上の実施例及び比較例からも明らかな通り、本発明によると、充分量の種汚泥が得られない立ち上げ時や低負荷時においても、膜分離槽において膜濾過に適切な汚泥濃度を保つことができ、膜による固液分離を安定して行うことができる。

１曝気槽
３膜分離槽
４分離膜

Claims

有機性排水の流入する曝気槽と、曝気槽の汚泥を循環させながら膜で固液分離する膜分離槽と、を備えた膜分離活性汚泥装置を用いる有機性排水の処理方法において、
該膜分離槽への汚泥の循環量を原水の有機物負荷量に応じて原水量の１．５〜１０倍の間で切り替えることを特徴とする有機性排水の処理方法。
請求項１において、前記膜分離槽の汚泥濃度が３，０００〜２０，０００ｍｇ/Ｌになるように、膜分離槽に汚泥を循環させることを特徴とする有機性排水の処理方法。
請求項１又は２において、余剰汚泥として、１日あたり曝気槽および膜分離槽の全保有汚泥量の１／１０〜１／５０を引き抜くことを特徴とする有機性排水の処理方法。
請求項１ないし３のいずれか1項において、有機性排水が、液晶ないし半導体製造工場から排出されるものであることを特徴とする有機性排水の処理方法。